[发明专利]一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统

权利要求书

1.一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，该系统包括：

太阳能光电光热分频利用装置：接收太阳能并将太阳能分频利用，产生电能和中低温热能，所述的太阳能光电光热分频利用装置包括聚光单元(13)、光热单元(12)、光电单元(11)、第一储液罐(5)、循环泵(7)和流量调节阀(6)，所述的光热单元(12)、光电单元(11)、蒸发器(4)、第一储液罐(5)和循环泵(7)依次连接形成介质循环回路，所述的介质循环回路内设有纳米流体介质，所述的聚光单元(13)与光热单元(12)正对设置，所述的流量调节阀(6)设置在循环泵(7)入口处；

有机朗肯循环发电装置：用以接收太阳能光电光热分频利用装置产生的中低温热能并将其转换为电能，所述的有机朗肯循环发电装置包括第二储液罐(1)、ORC工质泵(2)、回热器(3)、膨胀机(14)、发电机(15)、冷凝器(16)和冷却组件(17)，所述的第二储液罐(1)、ORC工质泵(2)、蒸发器(4)、膨胀机(14)和冷凝器(16)通过不锈钢管道依次连接形成工质循环回路，所述的工质循环回路内设有ORC工质，所述的发电机(15)与膨胀机(14)连接，所述的冷却组件(17)与冷凝器(16)连接；

蒸发器(4)：作为连接太阳能光电光热分频利用装置和有机朗肯循环发电装置的热交换器，用以将太阳能光电光热分频利用装置产生的中低温热能与有机朗肯循环发电装置进行换热；

控制装置：分别与有机朗肯循环发电装置和太阳能光电光热分频利用装置连接，用以控制有机朗肯循环发电装置中ORC工质的流量以及太阳能光电光热分频利用装置中纳米流体的流量，所述的控制装置分别与循环泵(7)、冷却组件(17)和ORC工质泵(2)连接；

太阳光垂直入射聚光板，经石英套管对太阳光起到增透减反作用，同时进入内部圆形通道内的纳米流体对可见光及近红外太阳光选择性吸收并转化为自身的热能，透过的太阳光入射到光伏电池进行光电转换，对外输出电能，第一储液罐(5)中的纳米流体经流量调节阀(6)并由循环泵(7)提供动力后进入光电单元(11)的铝管(9)通道内，纳米流体先冷却光伏电池后，被预热至40℃左右；被预热后纳米流体进入石英套管，吸收可见光及近红外波段太阳光，温度进一步提高至100℃以上，随后温度较高的纳米流体进入蒸发器(4)中，加热ORC发电系统有机工质，纳米流体温度降低后进入第一储液罐(5)，再经流量调节阀(6)后进入循环泵(7)，过程循环进行；

ORC发电系统工质循环过程为：第二储液罐(1)中的低温低压液态有机工质经ORC工质泵(2)加压后变成低温高压液体，经回热器中的膨胀机(14)出口乏气预热后，进入蒸发器(4)被温度较高的纳米流体加热变为高温高压的过热蒸气，进入膨胀机(14)膨胀做功并带动发电机(15)对外输出电能，做功后排出的乏气经高压液态有机工质预冷后进入冷凝器(16)中被冷却水冷凝变为过冷液体，进入第二储液罐(1)，过冷循环工质再次进入循环泵(7)，完成一个循环。

2.根据权利要求1所述的一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述的储液罐(1)、ORC工质泵(2)、蒸发器(4)、膨胀机(14)和冷凝器(16)的出入口均设有温度计和压力表，所述的蒸发器(4)入口出还设有流量计，所述的流量计、温度计和压力表分别与控制装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述的聚光单元(13)包括相互连接的聚光板和太阳跟踪仪，所述的光热单元(12)为石英套管，并且石英套管的圆心与聚光板焦点重合，所述的光电单元(11)包括光伏电池和铝管(9)。

4.根据权利要求1所述的一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述的光伏电池通过粘结层(10)粘结铝管(9)的外表面上，铝管(9)外表面的其余部分设有保温层(8)。

5.根据权利要求1所述的一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述的蒸发器(4)为板式换热器或板壳式换热器。

6.根据权利要求1所述的一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述的冷却组件(17)为冷却水泵或冷却风机，采用水冷或风冷的方式进行冷却。